一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用
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微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略【摘要】光伏微网逆变器分为并网运行和离网运行双模式。
本文详细分析和研究微网逆变器的控制策略,确定了在离网工作模式下的电压闭环控制策略和在并网工作模式下的瞬时电流控制策略。
根据选定的控制策略分别对其控制系统进行了建模仿真和相关参数的设计,并利用Matlab/Simulink软件对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真,仿真结果证明了本文所采用的控制方法的正确性和有效性。
【关键词】光伏微网;微网逆变器;并网;离网微网是一种由负荷和各种微型电源共同组成的系统,它可以同时提供电能和热量。
光伏微网发电技术是介于离网型光伏发电和并网型光伏发电之间的前沿技术,既结合了两种技术优点,又克服了并网型光伏发电只能将能量输送到电网所带来的缺陷,并且可以解决离网型光伏发电效率低下的问题,在国际上受到了广泛的重视,有实际的研究价值。
1.微网逆变器的工作模式1.1 并网工作模式在太阳光照充足的情况下,微网逆变器一般工作于并网模式,除了保证本地重要负载正常工作外,还可把多余的电能输送给电网,可等效于传统的并网型逆变器。
根据控制对象的不同,并网逆变器的输出控制方式有电压控制和电流控制两种,在逆变器与电网进行并联运行时,电网可看作一个容量无穷大的交流电压源,如果用电压型控制,则与电网之间很容易产生环流,所以并网逆变器的输出经常采用电流型控制,只要将逆变器的输出电流跟踪电网电压,同时设定输出电流的大小,就可以实现稳定并网运行,其控制方法相对简单,效果也较好。
1.2 离网工作模式具有离网单独运行的能力是微网逆变器最重要的特点之一。
当电网出现故障时,信号采样电流检测到电网故障,发出电网故障信号,经过DSP处理,发出指令,微网逆变器切换到离网模式,通过断开静态开关,利用蓄电池的储能,为本地重要负荷提供不间断供电,保证重要负荷供电的可靠与稳定。
微网逆变器离网运行的输出控制法也可分为电流型控制法和电压型控制法。
分布式光伏发电微网系统与离网系统的区别一、微电网微电网(Micro—Grid),是一种新型网络结构,是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。
分布式光伏发电微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。
微电网是相对传统大电网的一个概念,是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过静态开关关联至常规电网。
开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,是传统电网向智能电网过渡。
从全球来看,微电网主要处于实验和示范阶段,微电网的技术推广已经度过幼稚期,市场规模稳步成长。
着眼于当下世界范围的能源和环境困局以及电力安全需求的长期高企,微电网技术应用前景看好。
未来5到10年,微电网的市场规模、地区分布和应用场所分布都将会发生显着变化.国内方面,近三年,微电网开始逐渐走到政策前台,国家能源局也计划在“十二五”期间建设30个微电网示范工程,各级政府已经出台了一些支持性政策,自下而上推动力越来越显着.二、离网系统离网光伏发电系统又称为独立光伏发电系统,主要由PV组件,DC/DC充电控制器、离网逆变器以及负载组成,具备独立供电及独立储能功能.离网光伏发电系统多应用于远离大电网的区域,例如戈壁、沙滩、海岛等地区。
离网逆变器属于无源型单相换流装置,只能运行于逆变状态,无法运行于整流状态。
其主电路结构与并网逆变器是完全一致的,只是控制方式以及输入输出端的连接对象不同。
离网逆变器(三相)的输出应为380V/Hz的交流电。
三、微电网系统与离网光伏发电系统对比(一)共性都具备独立供电特性;都需要储能系统;都需要为蓄电池匹配最佳容量。
(二)区别微电网系统属于有源系统,可以与大电网连接,离网光伏发电系统属于无源系统,不能与大电网连接;微电网系统更加复杂,需要配置的分布式电源较多,离网光伏发电系统只需要控制器及离网逆变器即可;微电网系统中的储能系统为四象限运行的换流器,可以实现能量双向流动,离网光伏发电系统中的储能系统为单相换流器,不能实现能量双向流动。
微电网系统目录1.微电网系统概述1.1 微电网系统微电网系统是一种新型网络结构,是由分布式电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。
微电网系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。
微电网系统是相对传统大电网系统的一个概念,是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过开关连接至常规大电网。
微电网系统中的核心装备即分布式电源以及储能系统,包括光伏并网逆变器、风力并网逆变器、柴油机、PCS以及BMS等。
1.1.1 光伏并网逆变器①光伏并网逆变器的发展概况光伏并网逆变器的发展源来已久,如今已经发展的十分成熟,其作用在于将PV组件产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电,在传统的光伏发电系统有着广泛的应用。
近年来,随着微电网系统的快速发展,并网逆变器又被赋予了一种新的定义:分布式光伏电源。
它可以作为微电网系统的主电源,成为整个微网系统最核心的技术之一,又由于其电源性质的特殊性(电流源),它又可作为微网系统的补充电源。
②光伏并网逆变器的类型划分并网逆变器的拓扑结构纷繁复杂,一般分为半桥、全桥、两电平、多电平,以及单级式、双级式等类型,按照控制方式亦可分为SPWM控制型、SVPWM 控制型、CSPWM控制型等,按照电气隔离类型又可分为隔离型与非隔离型。
③三相光伏并网逆变器运行原理介绍图1三相并网逆变器控制框图图1所示为单级式非隔离三相并网逆变器的主电路拓扑及控制算法,本文所搭建的三相三电平并网逆变器的主电路及控制拓扑结构图如图1所示,由MPPT算法计算出最大功率点时的PV电压,然后控制系统使PV组件的电压维持在该电压处以保证系统能够输出最大功率(电压外环)。
并网电流经过dq 坐标变换后转变为Id与Iq分量,图1中Iq*即为有功功率轴的电流给定值,Id*即为无功功率轴的电流给定值,改变Iq*与Id*的值即可改变逆变器的输出有功功率与无功功率,而Iq*由电压外环产生,Id*由人为给定。
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1光储柴离网运行系统方案北京索英电气技术有限公司2013年1月目录一、索英电气简介 (3)二、索英电气ES系列储能变流器介绍 (4)三、光储柴离网运行系统 (6)方案一 (6)方案二 (9)四、工程案例介绍 (12)4.1 2*100kW储能试验系统 (12)4.2 国家电网河南公司光伏微网储能项目 (13)4.3 台湾储能示范系统 (14)4.4常州光储系统 (15)4.5 广东东莞储能系统 (15)4.6 福建1MW*2h储能系统 (16)4.7 福建安溪移动储能项目 (18)4.8河北电科院光储热一体化项目 (19)4.9 南方电网MW级分布式模块化储能关键技术研究项目 (19)2一、索英电气简介索英电气是国内最早专注于可再生能源发电及电能回收技术自主研发、生产和销售的国家级高新技术企业。
⏹2002年创立,国家级高新技术企业,同年国内第一台光伏并网逆变器投入运行⏹掌握电能回馈及新能源发电多项核心技术,拥有完全自主知识产权⏹全球领先的节能回馈负载供应商⏹每年为客户节约一亿多度电,减排数十万吨CO2⏹中国储能市场先行者,储能变流器技术引领者,2009年即开始储能产品的研发与生产,并与当年投运第一套储能系统⏹可提供交钥匙型的整体储能系统方案⏹截止2012年,索英电气储能系统已累计应用超过15MW/30MWh,是国内应用规模最大的专业储能变流器生产商和储能系统集成商之一3二、索英电气ES系列储能变流器介绍索英电气ES系列储能双向变流器是一款适合智能电网建设,应用于储能环节的双向变流设备。
【性能特点】能量双向流动ES系列储能双向变流器既可以工作在逆变模式,实现直流到交流的变换,向电网输送电能,也可以工作在有源整流模式,实现交流到直流的变换,从电网吸收电能储存在电池中。
更高转换效率ES系列储能双向变流器采用先进的控制技术,最高转换效率达到98.5%以上,保证系统最经济、高效的使用。
更完美并网性能ES系列储能双向变流器可将电流总谐波含量抑制在2%以内,实现纯正弦波电流自动同步并网,对电网无污染、无冲击,实现软启动自同步,更容易被当地电网系统接纳,投资回报更有保障。
分布式光伏发手册内部资料妥善保管目录一、初识分布式光伏发电 (1)1.什么是光伏发电?什么是分布式光伏发电? (1)2.光伏电池是怎么发电的? (1)3.光伏发电系统由哪些部件构成? (1)4.分布式光伏发电有哪些应用形式? (2)5.分布式光伏发电适用于哪些场合? (2)6.哪些地点适合安装分布式光伏发电系统? (3)7.什么是“自发自用,余电上网"? (4)8.什么是“光伏上网标杆电价”政策? (4)9.什么是“单位电量定额补貼”政策? (4)10.“自发自用”和“余电上网”的补贴方式相同吗? (5)11.有关分布式光伏发电相关政策应该咨询哪些部门? (5)12.用户怎样获得国家的电量补贴? (5)13.分布式光伏发电补貼资金通过什么方式发放给业主? (6)14.如何向电网公司申请分布式光伏并网发电系统接入? (6)15.发出的电用不完如何向电网卖出光伏余电? (7)16.分布式系统申请接入是否需要费用? (7)17.个人和企业申请分布式并网系统流程分别是什么? (7)18.如果电网停电或发生其他故障分布式能正常运行吗? (7)19.当地电力公司是否有专人受理分布式光伏系统并网申请业务?联系热线是什么? (8)20.分布式光伏发电项目如何备案应准备哪些材料? (8)21.个人(家庭)安装分布式光伏发电系统怎么界定? (9)22.如何选择分布式光伏并网系统的并网电压? (9)23.光伏阵列的安装朝向及倾角如何确定? (9)24.如何选用光伏组件? (9)25.如何选用逆变器? (10)26.分布式光伏发电系统并网后,怎么区分家里当前用的电量来自电网还是自己家的太阳电池组件? (10)27.安装后如果连续阴雨或者雾霾光伏发电系统还会工作吗?会不会电力不足或者断电? (10)28.安装过程怎么进行的? (11)29.什么是双向电表?为什么需要双向电表? (11)30.分布式光伏发电系统的寿命有多长? (11)31.系统后期维护怎么处理,多久维护一次?怎样维护?.. 1132.清洁光伏组件时用清水冲洗和简单的擦拭就行么?用水擦拭的时候会不会有触电的危险? (12)33.光伏组件上的房屋阴影、树叶甚至鸟粪的遮挡会对发电系统造成影响吗? (12)34.为防止光伏组件遭重物撞击,能不能给光伏阵列加装铁丝防护网? (13)35.如何估算家庭分布式光伏发电系统的投资?一般需要多长时间才可以收回成本? (13)36.如何估算分布式光伏发电系统的运行维护成本? (14)37.如何核算分布式光伏发电的的收益? (14)38.什么叫做合同能源管理? (14)39.用户资金不足可以申请银行货款建设分布式光伏发电系统吗?借款人需要具备哪些条件? (15)40.申请银行贷款额度最高可达多少?期限多长?利率多少?还款方式有哪些? (15)41.分布式光伏发电项目的货款模式主要有哪些? (15)42.申请银行贷款需要准备哪些资料?贷款发放需要哪些条件? (16)二、太阳能及光伏组件介绍 (16)1.太阳辐射能量 (16)2. 太阳辐照度 (17)3. 太阳辐照量 (17)4. 峰值日照时数 (18)5. 太阳辐照量与峰值日照时数之间的换算 (18)6. 我国太阳能资源条件 (19)7. 太阳能光伏发电的优点 (20)8.太阳能光伏组件介绍: (20)9.光伏组件主要性能参数 (21)10.温度变化对光伏组件输出的影响 (22)一、初识分布式光伏发电1.什么是光伏发电?什么是分布式光伏发电?光伏发电是指利用太阳能辐射直接转变成电能的发电方式,光伏发电是当今太阳能发电的主流,所以,现在人们常说的太阳能发电就是光伏发电。
储能变流器PCS概念原理与如何快速选型储能变流器广泛应用于电力系统、轨道交通、军工、石油机械、新能源汽车、风力发电、太阳能光伏等领域,在电网削峰填谷、平滑新能源波动,能量回收利用等场合实现能量双向流动,对电网电压频率主动支撑,提高供电电能质量。
本文将带你解锁快速选型储能变流器技能。
电池储能作为大规模储能系统的重要形式之一,具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用等多种用途。
与常规电源相比,大规模储能电站能够适应负荷的快速变化,对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起到了重要作用,同时还可以优化电源结构,实现绿色环保,达到电力系统的总体节能降耗,提高总体的经济效益。
储能变流器(Power Conversion System,简称PCS)电化学储能系统中,连接于电池系统与电网(和/或负荷)之间的实现电能双向转换的装置,可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。
PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。
PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令,根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。
同时PCS 可通过CAN接口与BMS通讯、干接点传输等方式,获取电池组状态信息,可实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。
•《储能变流器检测技术规程》•《电池储能系统储能变流器技术规范》•GB/T 14549 电能质量公用电网谐波•GB/T 15543 电能质量三相电压不平衡•GB/T 15945 电能质量电力系统频率偏差•GB/T 12325 电能质量供电电压偏差3.1 工作原理储能双向变流器(PCS)是交/直流侧可控的四象限运行的变流装置,实现对电能的交直流双向转换。
PCS可以实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递,通过控制策略实现对电池系统的充放电管理、对网侧负荷功率的跟踪、对电池储能系统充放电功率的控制、对离网运行方式下网侧电压的控制等。
离网储能变流器的控制策略刘赟甲;刘伟;闫涛;渠展展【摘要】在对传统下垂控制原理分析的基础上,考虑中低压线路阻抗特性,提出完全下垂控制策略。
结合储能变流器的电压双闭环控制策略,提出基于完全下垂控制的储能变流器控制策略。
在PSCAD/EMTDC平台上仿真验证证明了控制策略的有效性。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2014(000)023【总页数】5页(P51-54,59)【关键词】储能变流器;离网;下垂控制;V/F控制【作者】刘赟甲;刘伟;闫涛;渠展展【作者单位】中国电力科学研究院电工与新材料研究所,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM46新能源发电技术的快速发展和城市用电峰谷电差的加大,对电网的安全稳定运行提出了新的挑战。
大容量电池储能技术可有效缓解用电供需矛盾,提高电网安全,改善供电质量[1-3]。
由于新能源发电的输出功率的随机性和微电网自身构成的需要,电池储能系统越来越凸显其重要作用[4],储能变流器是储能系统中的一个重要环节,其功能和结构直接决定了系统的运用[5]。
储能系统通过功率变换装置可实现功率的四象限灵活运行,实现微电网有功和无功的瞬时平衡,效果相当于增强了系统惯性和阻尼,提高了系统稳定性[6-9]。
传统储能变流器主要以并网运行为主。
随着分布式发电和微电网技术的发展,要求纯变流器不但具有并网P/Q工作模式,而且具有离网V/F工作模式[10]。
离网模式下,多个储能系统可以看成多个逆变器并联系统。
并联逆变器均流控制是为了抑制逆变器之间的有功、无功环流,目前均流控制方法包括有互联通信线和无互联通信线。
有互联通信线包括集中式、主从式、瞬时均流控制等多种方式,需要专门的通信线路进行连接,成本高、冗余度大;无互联通信线方式的均流控制采用基于下垂控制的方法[11]。
文献[4]根据并网变流器和DC/DC变换器的控制原理,提出DC/DC变换器的下垂控制策略。
文献[5]研究了双模式储能变流器控制方法,其离网模式下外环采用电压有效值环,保持输出交流电压的稳定,但未对电网频率进行控制。
一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用孙玉鸿;严蕾【摘要】本文提出了一种新的储能型分布式发电离网逆变器控制方案:当市电正常时,可并网运行,供给负载运行所需的大部分能量;当市电不正常时,快速切换到离网运行,确保重要负荷的不间断供电.方案采用双向BUCK-BOOST电路实现小容量分布式光伏发电离网或并网运行,从而优化并降低户用型光伏发电储能系统的配置成本,提高动力电池的综合利用率.通过调节光伏储能离网逆变并联市电输出的相位和幅值,使市电提供负载大部分功率的同时,该逆变器的并网电流和市电之间只存在给定的相位差,从而有效提高系统运行的功率因数.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】6页(P157-162)【关键词】储能;离网逆变器;市电;功率因数;光伏微网【作者】孙玉鸿;严蕾【作者单位】上海追日电气有限公司,上海200331;山东省水利勘测设计院,济南250014【正文语种】中文风能、太阳能等间歇式可再生新能源发电电源并网及其输配电应用技术是目前能源领域优先发展主题之一,是今后能源结构调整的主流方向。
真正影响未来能源大格局的是电力的储能技术,储能技术很可能是下一个能源革命里面最重要的突破方向,是未来改变即发即用传统发输配能源结构和电力消费方式变革的战略性支撑。
电池储能系统在分布式电源与负荷供需特征矛盾下的应用更受关注,但目前由于动力电池储能成本仍然较高、效率偏低,仍处于示范应用与技术经济性提升开发阶段,在技术创新提升经济性的同时,商业模式的创新与政策环境的支持也在同步探讨中[1-2]。
通过储能离网逆变器,可以实现对分布式间歇供电、供电环境不稳定及孤岛离网运行方式下网侧电能的供给、控制与调节等任务。
研究储能离网逆变器在各种应用条件下的最佳拓扑结构、组合方式、可并网性以及控制算法,对优化储能设施成本及利用率、减小整体损耗、提高市电功率因数、改善供电可靠性等各个方面具有重要的意义和工程实用价值[3-6]。
动力电池储能系统一般由储能电池组、逆变器、用电负荷及控制系统组成,灵活地接入分布式新能源发电供能进行局域运行是一种经济供给方式。
由于动力储能电池组成本高,独立的分布式供电容量有限,还受光伏发电非连续性等影响,导致其带载能力受到负载特性及电器开关投入冲击性等限制而十分有限,这些都会增加电池储能系统应用的成本并导致系统效率低,制约新能源发电的高效利用。
因而接合市电并网、可离并网运行的电池储能系统及其储能逆变器的控制研发与应用,是解决上述技术经济性问题的手段之一[7-8]。
本文研究的分布式光伏储能离网逆变器的市电并联运行的控制方式,图1所示为一种单相光伏储能逆变器离并网运行原理图。
为了降低储能成本提高经济性,将光伏发电、储能离网逆变器、储能电池组与负载、市电融入在一个系统中,提升了分布式小容量光伏发电及配套储能电池的带载能力,减少了电池组串并联数量;前级通过双向 BUCKBOOST架构[9],分别控制 Q1和 Q2开关管实现光伏对储能电池的充电与对负载的供电。
其中 Q1和Q2的导通时序互补,Q1导通时Q2关断,Q1关断时Q2导通。
当储能逆变器离网输出功率时,Q2为主开关管,此时 Q1的旁路二极管起 Q2关断后L0电感的续流作用,前级电路变为 BOOST电路;反之,储能逆变器与市电并联时,Q1为主开关管,此时Q2的旁路二极管起Q1关断后L0电感的续流作用,前级变为BUCK电路,负载主要由市电供能。
当太阳能电池板光照不足且电池容量低于设定值时,市电还可通过后级全桥电路对储能电池进行反向充电,供给储能电池有足够的电能应对孤岛时负载的电能需求;通过控制方式的改进,当市电Vg正常时,继电器K闭合,光伏储能逆变器也可以通过电感L2与市电并联共同给负载提供电能。
该双向BUCK-BOOST电路控制框图如图2所示。
本文主要从光伏储能型离网逆变器可并联市电运行技术可实施角度,重点分析通过控制调整光伏储能离网逆变器输出的电压和相位角实现与市电的并联运行,提高并网输出质量与接入点功率因数,然后结合研究实验成果在光伏微网离并网储能系统的应用分析离并网运行控制实施的适应性与经济性,从而提高电池储能在分布式发电系统的利用率与应用价值。
设市电 Vg为一个标准的正弦波形且 L2自身的阻抗为ωL2,离网逆变器输出参考Vref为V0sin(ωt-α),则流过 L 2的电流 iL 2 为其中, 2LI 和δ可以求得为了提高市电PF值,需要保证0δ=,所以通过取储能逆变器输出电压 0V的相位α保证如果满足上式,则 2Li的相位为0,这样就提高了市电Vg的功率因数。
从式(2)、式(3)可以看出,市电是不可改变的,为了得到 2L上的期望电流,只能通过调节逆变的输出电压幅值0V和相位α来实现。
当设定2LI和δ已知时,可得[10]这样,根据式(5)和参考文献[11]采用的带负载电流前馈的储能逆变器双环控制框图,实现离网逆变器的市电并联运行,如图3所示。
为了验证上述控制算法的可能性及并联运行的稳定性,在5kW储能离网逆变器上进行改进验证,离网逆变硬件部分的基本参数为C = 2 5μF,L1=8 80μH,L2=50μH。
尽管δ=0时功率因数最大,但根据式(5)此时要求逆变输出幅值 V0为,由于实际中在带较大功率负载时逆变的输出电压不会太高,所以此时V0的真实值较理论值要小很多,反而控制效果不是很好。
为此,在实验中,令sinδ=0.25,即要求市电电压和电流相位差δ = 0 .2527,此时,市电的功率因数cosδ =0 .9682。
在下面各实验测试的 5kW 储能离网逆变器与市电并网运行带负载时的电流、电压波形。
图4中1为逆变器输出的电压波形,2为市电的电压波形,3为负载电流波形也即改进之前的市电电流波形,4为并联运行后的市电电流波形。
可以看出,在光伏储能离网逆变器与市电并联运行时市电分担了负载大部分电能需求。
以图7为例,市电单独带载时,市电电流PF值为0.62,THD变为31%左右;离网储能逆变器和市电并联后,市电电流PF值为0.76,THD变为18%左右。
这样在非线性负载条件下并网接入点的功率因数得到提高。
分析上述得到的实验结果,对阻性负载的控制效果要好于对非线性负载的控制效果,这是由于当光伏储能离网逆变器带非线性负载时,其输出不是一个标准正弦函数的缘故,带非线性负载控制效果要略差于阻性负载。
通过分析,我们认为这是由于在这些情况下负载电流很小(尤其是在阻性负载的情况),这样 L2I 就比较小,通过上述推导公式可以看出在这种情况下,逆变输出同市电之间的相位差也就很小。
这样就直接导致控制程序中一些不可避免的计算误差以及市电的非严格正弦性所带来的误差相对而言很大,使得控制效果就不是很好。
值得注意的是,在实验中,当负载电流越大时,得到的控制效果越好,同时结合市电并网运行效果明显更好。
由于储能成本与转换效率等原因单纯的动力电池储能还不具备推广的优势,但这种具有离并网功能的储能逆变器对偏远地区、电网供应不稳定或常停电的场合结合新能源发电的平衡供电与应急用电的调节具有一定的推广价值。
上海中鑫企业广场园区绿化走廊10kW光伏微网离/并网储能示范系统,采用上述5kW 光伏储能离网逆变器进行离并网运行改造后,与10kW光伏组件、5kW光伏并网逆变器、40.96kW·h锂离子动力蓄电池、BMS电池管理系统、通信转换单元、后台远程监控系统、小区供电网、办公楼负载单元等组成,其中光伏储能离网逆变器内设置有离并网逆变单元、储能充放单元与储能控制开关,实现了真正的离并网运行。
该系统可实现的主要功能包括:光伏并网发电与光伏充电、光伏离网发电并给负载供电、光伏离网发电并给电动汽车充电,光伏离网发电并与动力蓄电池组一起同时给负载供电,动力蓄电池组单独给负载供电或给电动汽车充电等。
同时系统在储能离网逆变器并网运行时通过本文提供的逆变器输出电压和相位的偏差设定也改善了电网并入点的功率因数。
该系统共有4种主要工作状态,即光伏并网运行状态、光伏储能离网运行状态、储能离网运行状态、市电独立运行状态。
光伏并网运行状态:投入系统中的“光伏控制”、“并网控制”开关,系统处于光伏并网运行状态,并网逆变单元、离并网逆变单元工作,系统主要将光伏发电与市电并联进行并网运行,并支持就地所有负荷的正常工作,如图8所示。
在此状态下投入储能逆变器的“储能控制”开关,离并网储能充放单元可同时与动力电池组互联工作,结合储能电流进行双向充放电控制,如图9所示。
光伏储能离网运行状态:投入系统中的“光伏控制”开关,断开“并网控制”开关,系统脱离市电进行离网运行,并网逆变单元自动停止,离并网逆变单元继续运行,系统自动将光伏太阳能和储能蓄电池的能量通过离并网逆变器转换为工作电源,优先保证重要负载正常工作的供电需要,如图10所示。
储能离网运行状态:光伏没有电能可供且市电也不正常时,断开系统中的“光伏控制”开关、“并网控制”开关,系统处于储能离网运行状态,离并网逆变单元将储能电池的能量通过离并网逆变器转换为工作电源,优先保证重要负载正常工作的供电需要,如图11所示。
市电独立运行状态:对于非重要负载投入系统“并网控制”开关,断开“光伏控制”开关,系统处于市电独立运行状态,离并网储能逆变单元都停止工作,如图12所示。
为了保持重要负载的不间断供电,对于重要负载在该状态增加离网逆变器和市电并联运行模式,正常下重要负载的大部分电能由市电提供,离网逆变器的任务是提高负载功率因数。
市电异常时该状态快速切换到光伏储能离网运行状态或储能离网运行状态,确保重要负载的不间断供电。
系统设置当夜间低谷或白天高峰用电时自动投入储能逆变器的“储能控制”开关,结合动力电池单元的电量进行双向的补能或供能运行,以获得更好的经济效益,此时对比投入前后在相同负荷下的测量数据接入点功率因数最高提升了 1%,如图 13所示。
鉴于应用中的储能逆变器前级加入 BUCKBOOST架构,降低了储能电池最低电压进一步减少了电池的串联数与系统配置成本。
同时策略中设定输出电压为标准的正弦波,采用了上述式(5)控制分布式离网逆变器的电压参考值提高了市电模式下的功率因数,但在此试验中非线性负载条件下电压畸变较大,提高功率因数较少,后续需持续研究改进该算法。
该工程通过本研究改造扩展了离网储能逆变器的功用,并在光伏微电网系统中并网应用,系统储能容量由原先设计的单纯光伏离网发电储能试验运行,需要结合光伏能力考虑足够的储能容量、结合负载及负载的冲击性考虑足够的冗余度的目标需求降低了2/3。
系统功能由原分散性离网并网运行、充电储能试验性研究改进为基于分布式光伏发电的离并网储能微网运行系统的开发与验证。